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Kampf gegen Infektionen Antibiotika sollen wieder Leben retten

Nicht nur wegen zunehmender Resistenzen verfehlen Antibiotika oft ihre Wirkung. Häufig sind auch Substanz oder Dosierung nicht optimal. Individuelle Analysen könnten helfen.

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Resistenzen machen es zunehmend schwer, durch Bakterien verursachte Erkrankungen in den Griff zu kriegen. Foto: iStock

Gegen bakterielle Infektionen helfen Antibiotika: Diese Annahme ist bis heute in vielen Köpfen verankert – aber leider allzu schlicht. Zum Einen machen es Resistenzen zunehmend schwer, durch Bakterien verursachte Erkrankungen in den Griff zu kriegen. Doch die wachsende Unempfindlichkeit der Mikroorganismen stellt nicht das einzige Problem dar: Die Erreger und auch die gegen sie gerichteten Medikamente sind jeweils äußerst heterogene Gruppen, so unterscheiden sich Antibiotika in ihrem chemischen Aufbau und ihrer Verweildauer im Körper erheblich. Und passen beide nicht zusammen, so bleibt die erhoffte Wirkung aus.

Verpuffen oder Schaden anrichten kann die Medikamentengabe indes auch bereits dann, wenn die Dosierung nicht stimmt. Vor allem bei Patienten auf Intensivstationen kann das lebensbedrohlich werden: Leidet ein bereits geschwächter Mensch unter einer durch Bakterien kontaminierten Wunde oder gar einer Sepsis, so muss die Infektion unverzüglich eingedämmt werden. „Die ersten 48 Stunden entscheiden bei schwerstkranken Patienten oft über Leben und Tod und bei weniger schweren Fällen über die Länge der Therapie und die Entwicklung von Resistenzen und Folgeschäden“, sagt Fritz Sörgel, Leiter des Instituts für Biomedizinische und Pharmazeutische Forschung in Nürnberg-Heroldsberg.

Auf die Schnelle sind Keime oft nicht zu identifizieren

Um eine zügige Wirkung zu erzielen, wäre es wichtig, die Erreger schnellstmöglich zu identifizieren und die optimale Dosierung zu bestimmen, die genau diesem einen Patienten in genau dieser Situation hilft. Das allerdings sei auf Basis standardisierter Empfehlungen à la Beipackzettel nicht gewährleistet und auch nicht  über ein Verfahren, das im Reagenzglas überprüft, ob eine bestimmte Dosis das Wachstum der Bakterien verhindert, erklärt Sörgel – das funktioniere nur, wenn die Wirkstoffkonzentration einer Substanz direkt im Blut des Patienten gemessen werde. „Die in vitro Methode spiegelt den Ort der Infektion nicht wirklich wider.“

Eine solche maßgeschneiderte Antibiotikabehandlung wäre nicht nur für den jeweils betroffenen Patienten wichtig, sondern auch für die Allgemeinheit, weil auf diese Weise wahrscheinlich auch der Bildung weiterer Resistenzen begegnet werden könnte, vermutet der Pharmazeut. Gesichert sei dieser Effekt aber noch nicht: „Das wird die Zukunft zeigen müssen.“

Doch was so folgerichtig und fast schon selbstverständlich klingt, ist in der Praxis oft nicht umsetzen. Häufig sind die Keime auf die Schnelle nicht auszumachen, und bis sie diagnostiziert sind, vergeht zu viel Zeit, die im schlimmsten Fall Leben kosten kann. Nicht minder schwierig gestaltet es sich, die richtige Dosis zu finden: Die Substanzen werden auf unterschiedliche Weise vom Körper aufgenommen und verteilt, um- und abgebaut, auch die Zeit spielt bei der Wirksamkeit einiger Mittel eine Rolle. Alter, Geschlecht, Gewicht und Allgemeinzustand nehmen dabei großen Einfluss darauf, welche Menge einer Antibiotikums ein Patient benötigt, sagt Fritz Sörgel. „One size fits all, das gilt hier nicht.“ Konkret bedeutet das: Ein adipöser Patient beispielsweise braucht eine größere Menge mehr als ein normalgewichtiger, damit die Konzentration des Medikaments im Blut hoch genug ist, um die Erreger abzutöten.

Allerdings: „Einfach auf das jeweilige Gewicht hochrechnen lässt sich die Dosis leider nicht“, erklärt der Wissenschaftler. „Man muss auch berücksichtigen, dass der große Anteil an Fettgewebemassen im Körper das Mittel gar nicht aufnimmt.“ Kinder, stark geschwächte oder sehr alte Menschen wiederum dürfen nicht die volle Dosis erhalten, weil sie unter Umständen die Nebenwirkungen nicht verkraften würden. Hinzu kommt: Sind bereits Organprobleme wie eine Insuffizienz von Leber oder Nieren aufgetreten, so lassen sich Antibiotika besonders schlecht steuern.

Bis jetzt seien allerdings zu wenige Kliniken in Deutschland in der Lage, Antibiotika-Spiegel auf einer breiten Basis, also das gesamte Spektrum der Antibiotika genau zu bestimmen und ein „Therapeutisches Drug Monitoring“ zu betreiben“, erklärt Sörgel – und das, obwohl bereits Penicillin-Entdecker Alexander Fleming 1944 die Frage aufgeworfen hatte, welche Blutspiegel notwendig sind, um die beste Wirkung zu erzielen: „Die optimale Dosierung von Antibiotika ist seit ihrer Einführung unklar. Es ist wirklich ungewöhnlich, aber 75 Jahre später sind wir immer noch keinen Schritt weiter, da stehen wir wieder am Anfang, jetzt allerdings mit den stärkeren Messinstrumenten.“ Häufig werde deshalb ein „Blindflug“ unternommen, den Ärzte ohne Wissen um Konzentrationen durchführen müssten. Das sei insbesondere bei neueren Substanzen der Fall, aber auch bei älteren, „die gewöhnlich schlecht untersucht sind“. So gebe es das Antibiotikum Colistin, das früher wegen zu großer Nebenwirkungen nicht eingesetzt wurde, auf das man jetzt aber „als letzte Hoffnung bei manchen Infektionen“ zurückgreifen müsse, „nur grobe Anhaltspunkte für die Dosierung“. Das ohne Therapeutisches Drug Monitoring zu tun, sei laut Sörgel „mutig“.

Meist fehlt es den Krankenhäusern und angeschlossenen Laboren an den nötigen modernen Geräten, mit denen es möglich ist, bei schwerstkranken Menschen nach einer ersten Gabe eines Antibiotikums dessen Verteilung im Blut und Gewebe exakt zu messen und festzustellen, wie sich das Medikament im Patientenkörper verhält. Um Konzentrationen zu bestimmen, nutzen viele Kliniken entweder mikrobiologische oder chromatographische Verfahren, bei denen durch das Auftrennen von Flüssigkeiten die in ihr enthaltenen Substanzen herausgefiltert werden. Die bestehen Ergebnisse bringt dabei die sogenannte Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie, mit Ultraviolett-, Fluoreszens- und elektrochemischen Aufspür-Methoden arbeitet. Beide Methoden könnten bei Menschen, die bis auf ihre Infektion gesund sind, zuverlässige Ergebnisse erzielen, sofern sie richtig gehandhabt würden, sagt Fritz Sörgel. Anders jedoch sehe es bei Schwerstkranken aus. In ihren in Mitleidenschaft gezogenen Körpern komme es zu „komplexen Gemischen aus körpereigenen Stoffen und Antibiotika“. Diese sicher zu analysieren, dafür seien herkömmliche Verfahren nicht geeignet.

Weitaus genauere Messungen indes sind mit der Massenspektroskopie möglich, mit der die Masse und Häufigkeit von Molekülen und Atomen in einer Flüssigkeit untersucht und auch mehrere Substanzen gleichzeitig bestimmt werden können. „Es ist nach heutigem Stand beste und modernste Methode, wenn man die Menge eines Stoffes wirklich genau und spezifisch messen will“, erklärt Fritz Sörgel. Doch die Anschaffung dieser Technologie ist mit mehreren hunderttausend Euro teuer, und ihre Handhabung erfordert Erfahrung.

Institut will eine Datenbank zu Antibiotika aufbauen

Das Institut für Biomedizinische und Pharmazeutische Forschung in Nürnberg-Heroldsberg gehört zu den wenigen Einrichtungen in Deutschland, die mit Massenspektroskopie arbeiten, vier solcher Geräte stehen dort. Außer dem Nürnberger Institut nutzen nur noch einige große Universitätskliniken diese moderne Technologie. Damit auch andere Krankenhäuser – und somit deren Patienten – von diesem Verfahren profitieren können, hat Sörgel Ende vergangenen Jahres das „PEAK“-Programm ins Leben gerufen. Die Abkürzung steht für „Paul Ehrlich Antibiotika Konzentrationsmessung“. Warum Paul Ehrlich? Er gilt als Begründer der Chemotherapie in der Behandlung von Infektionskrankheiten und hat auch als Erster systematisch untersucht, welche Prozesse Arzneistoffe im Körper durchlaufen; Fritz Sörgel verehrt den großen Infektionsforscher sehr.

Über das „PEAK“-Programm wollen die Nürnberger Wissenschaftler eine Datenbank zur Wirkung von Antibiotika und vor allem  ein Netzwerk aufbauen, um dass genaue Messen und den maßgeschneiderten Einsatz der antibakteriellen Medikamente allen Kliniken in Deutschland zur Verfügung zu stellen. Das soll so funktionieren: Dem schwerkranken Patienten wird zur Behandlung seiner Infektion im Krankenhaus eine erste Dosis eines für seinen Erreger passenden Antibiotikums gegeben. Nach einer gewissen Zeit nimmt man ihm dann Blut ab. Instabile Substanzen (zum Beispiel ß-Lactame, eine verbreitete Gruppe von Antibiotika, die auf Penicillin basieren) müssen schnell in Eiswasser gelagert werden, damit das Ergebnis nicht verfälscht wird. Die Probe wird anschließend an das Institut für Biomedizinische und Pharmazeutische Forschung in Nürnberg-Heroldsberg versandt, wo die Wirkstoff-Konzentration im Blutspiegel gemessen wird und man so feststellen kann, wie sich ein Medikament im Patientenkörper verhält; das alles muss binnen kürzester Zeit geschehen. „Das Ergebnis der Messung liegt schon am nächsten Morgen vor, ganz egal von welchem entfernten Winkel Deutschlands die Probe kommt“, sagt Sörgel. Bis zu 50 Kliniken könnten seine Mitarbeiter auf diese Weise mit Messungen versorgen. „Im Institut für Biomedizinische und Pharmazeutische Forschung sind wir in der Lage, innerhalb einer Stunde die Konzentration von 40 verschiedenen Antibiotika zu messen.“ Bislang nehmen zehn Klinken am PEAK-Projekt teil, Vorreiter war das Klinikum Nürnberg der Paracelsus Medizinischen Universität.

Die Wissenschaftler können im Heroldsberger Institut die Konzentrationen der verschiedensten Antibiotika bestimmen. In der Regel gehe es in der Intensivmedizin aber nur um sechs bis sieben Substanzen, die einen Großteil der Therapie ausmachten, erklärt Sörgel. Eine Zahl, die das andere große Problem im Zusammenhang mit Antibiotika offenbart: Fallen diese Stoffe wegen zunehmender Resistenzbildung irgendwann aus, dann sieht es düster aus bei der Behandlung von schwerstkranken Patienten. Auch davor hat Alexander Fleming übrigens bereits gewarnt und angemahnt, Antibiotika so einzusetzen, dass sich keine Resistenzen bilden. Eine Sorge, die, wie Fritz Sörgel sagt, leider in den seither vergangenen 75 Jahren „zu wenig wahrgenommen werden konnte“.

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